昆医大杨新旺团队阐述：短肽通过miR-6328/IKKβ/NF-κB轴减轻炎症对脑缺血再灌注损伤发挥神经保护作用

撰文︱李依林

审阅︱杨新旺

责编︱王思珍，方以一

脑卒中是一种急性脑血管疾病，包括出血性和缺血性卒中。缺血性脑卒中约占所有卒中的70%，是全球主要死亡原因之一[1,2]。缺氧和脑缺血可导致严重的临床症状，如偏瘫、偏盲、失语等[3]。其中，炎症对脑缺血再灌注后的预后有重要影响[4]。因此，抑制炎症对于有效治疗缺血性卒中至关重要。

缺血性脑卒中的高致残率和死亡率给患者、其家庭和社会带来了严重的负担。然而，目前缺乏有效的治疗方法和药物[5]。近年来，生物活性肽逐渐成为国内外研究热点，有研究发现某些小肽类药物可以有效提高缺血性脑卒中的治疗效果[6, 7]。然而，这些远远不足以满足该疾病的需要，关于多肽药物治疗缺血性脑病的研究仍然较少，多肽的炎症抑制和神经保护作用有待进一步探索[8] 。

2023年2月28日，昆明医科大学基础医学院杨新旺博士团队在Journal of Neuroinflammation上发表了题为“A short peptide exerts neuroprotective effects on cerebral ischemia-reperfusion injury by reducing inflammation via the miR-6328/IKKβ/NF-κB axis”的文章，相关研究结果阐述了一个新的无毒肽NP1，它通过miR-6328/IKKβ/NF-κB轴减轻炎症反应，对脑缺血再灌注损伤显示出显著的神经保护作用。

在这项新的研究中，作者发现一个新鉴定的神经保护肽NP1含有13个氨基酸，其成熟肽序列被预测为“FLPAAICLVIKTC（图1A），与NCBI数据库中报道的所有其他生物活性青蛙肽不同。因此，研究者认为这是一个新的序列，并将其命名为Neuroprotective Peptide 1 （NP1）（分子量:1 389.76 Da）。NP1的化学结构如图1B所示。PEP-FOLD3所预测的NP1的高级结构如图1C和D所示。与之前报道的具有抗卒中特性的天然肽（如OM-LV20 [9]、Exendin-4 [7]和sylvestin [10]）相比，NP1的氨基酸序列较短，分子量较低，并且有一对分子内二硫键（图1B）。

图1 新型NP1的分子结构特性

（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

随后，作者发现NP1不具有溶血活性及急性毒性，不会对大鼠的主要器官造成不良影响，在体内外均表现出生物安全性。如图2所示，注射后1 小时, FITC标记的NP1的荧光信号出现在血管周围，并向周围脑组织扩散，其中皮质、海马和丘脑的信号最明显（图2A-C）。放大后，细胞质中出现荧光信号（图2D-L）。这些结果表明NP1能够有效穿过血脑屏障进入脑组织发挥作用。
图2 NP1有效穿过血脑屏障（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

接下来，研究者构建了大鼠大脑中动脉闭塞再灌注（MCAO/R）模型和类神经元PC12细胞构建氧糖剥夺再灌注（OGD/R）模型，评估NP1的神经保护活性。NP1的干预使用腹腔注射的方式进行。在动物水平上，接下来，研究者构建了大鼠大脑中动脉闭塞再灌注（MCAO/R）模型和类神经元PC12细胞构建氧糖剥夺再灌注（OGD/R）模型，评估NP1的神经保护活性。在动物水平上，如图3所示，NP1的干预（腹腔注射）显著减少脑梗死面积（图3A和B），缓解了神经功能障碍（图3C），缓解I/R引起的脑细胞损伤，增加I/R后72 h大鼠的神经元存活率。

图3 NP1可减少脑梗死体积，改善I/R后的神经功能障碍。

（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

炎症的发生在缺血性脑卒中的进展中起重要作用。炎症因子的过度释放和表达加重了炎症反应和细胞凋亡，造成更严重的脑组织损伤。如图4A-D和F-I所示，I/R后72小时，与假手术组相比，IL-1β和TNF-α的mRNA和蛋白表达水平显著增加，而NP1的干预减少了这些因子的释放，其中对IL-1β和TNF-α表达的抑制作用在10 nmol/kg剂量时最为明显。上述结果提示NP1通过抗炎缓解脑缺血再灌注损伤。此外，在细胞水平上，NP1减少了体外OGD/R损伤后的PC12细胞死亡数量（图4E）。

图4 NP1降低IL-1β和TNF-α的表达，提高细胞存活率。

（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

近年来，miRNA作为强有力的药物靶点受到越来越多的关注。然而，关于肽类药物通过miRNA调节在缺血性脑病中的作用的报道较少。因此，研究者采用miRNA测序来阐明与NP1抗卒中特性相关的神经保护机制。通过进一步分析测序结果，发现miR-6328和IKKβ可能为NP1发挥神经保护作用的关键作用靶点并进行了后续探索。IKKβ可促进NF-κB的活化，调控炎症、凋亡等多种生理病理过程，并在缺血性卒中的发展中发挥重要作用[11]。在静息状态下，IKKβ和NF-κB p65以非活性形式存在于细胞质中。然而，当IKKβ被脑损伤激活时，迅速磷酸化并降解I-κB，激活NF-κB p65，导致核移位，NF-κB p65磷酸化，NF-κB通路激活，并通过增加IL-1β和TNF-α的释放加重炎症反应[12]。

在本研究中，作者发现在I/R损伤后72小时, miR-6328表达增加，而IKKβ表达下降，NP1进一步降低了I/R后大鼠大脑皮质中IKKβ的表达。此外，NP1通过靶向miR-6328调控IKKβ的表达。由于I/R后48 h IKKβ的增加趋势最明显，作者进一步分析了该时间点IKKβ的表达以及NF-κB p65和I-κB的磷酸化情况，以明确NP1的神经保护作用。结果（图5）显示，I/R 48小时后IKKβ的表达及NF-κB p65和I-κB的磷酸化均显著增加，此时NF-κB通路被激活。然而，NP1干预有效地缓解了这一趋势。因此，杨新旺博士团队推测NP1通过miR-6328介导IKKβ抑制，从而抑制I-κB和NF-κB p65磷酸化，减轻大鼠I/R后的炎症，以发挥神经保护作用。

图5 在I/R后48小时，NP1可减少IKKβ的表达，抑制NF-κB的活化

（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

图6 文章总结图

（图源：Li Y, et al., J Neuroinflammation, 2023）

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究鉴定了一个新型活性肽NP1，且发现NP1通过miR-6328/IKKβ/NF-κB分子轴抗炎从而缓解脑缺血再灌注损伤（图6）。这项研究不仅提供了外源性多肽候选药物和内源性小核酸候选药物，而且为缺血性脑卒中的治疗提供了新的药物靶点，同时强调了活性肽作为分子探针在解析重大疾病机理中所发挥的独特作用。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s12974-023-02739-4

作者简介（上下滑动查看）

主要第一作者：李依林，女，昆明医科大学基础医学院博士研究生。
通讯作者：杨新旺，杨新旺，男，昆明医科大学基础医学院党委委员、副院长，博士研究生。杨新旺博士入选第一批“云南省高层次人才培养支持计划-万人计划青年拔尖人才”、“昆明市中青年学术技术带头人”，目前担任中国毒理学会生物毒素毒理专业委员会委员、中国医药生物技术协会再生医学分会委员、全国大学生生命科学竞赛云南赛区委员会委员、中国医药生物技术协会科研实验室建设与管理分会委员、全国科技成果评价专家库（药学）专家、云南省人民政府发展研究中心专家库专家、昆明医科大学基础医学院教授委员会委员、一区TOP期刊Burns & Trauma青年编委，同时为昆明医科大学“肽类分子探针与候选药物创新团队”带头人。杨新旺博士立足于中国西南特有的生物资源优势，围绕云南省生物医药大健康产业发展重点方向，目前的研究兴趣集中于“基于活性肽的重大人类疾病新型肽类分子干预策略及新机制解析、新药物靶标发现”。研究工作受国家自然科学基金、云南省基础研究重点项目和面上项目、云南省教育厅科学研究基金、云南省天然药物药理重点实验室开放基金重点项目等支持。研究成果共计发表/接收SCI研究论文53篇（通讯/第一作者50篇），总影响因子约310，代表性研究工作发表于国际著名期刊如PNAS、Pharmacological Research、Journal of Neuroinflammation、NPG Asia Materials、Cellular and Molecular Biology Letters、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Nanobiotechnology、Journal of Biological Chemistry、the FASEB Journal、Journal of Proteome Research（封面文章）、Burns & Trauma等，研究工作受国内外研究同行、新闻媒体广泛关注，如被Science Daily和国内著名公众号等作为研究亮点报道、JBC的文章被Faculty Opinion列为TOP 1%推荐；获得国家发明专利授权20项，其中10项实现了技术转移，在相关研究领域形成了具有显著优势的区域研究特色。

欢迎加入逻辑神经科学群：文献学习2扫码添加微信，并备注：逻辑-文献-姓名-单位-研究领域-学位/职称



往期文章精选【1】J Neuroinflammation︱爱尔眼科徐和平团队揭示老龄加重视网膜纤维化的机制【2】Cell Rep︱清华时松海团队揭示神经发育起源调控大脑新皮层功能图谱形成【3】Neurosci Bull 综述︱南医大陈翌华/高天明等评述星形胶质细胞在记忆中的作用【4】Cell Death Dis︱温医大麻晓银/侯陵团队揭示DAPL1调控RPE细胞上皮-间质转化抑制增殖性玻璃体视网膜病变的进展【5】Sci Adv︱多重荧光原位RNA杂交链式反应技术揭示斑马鱼幼体大脑基因表达图谱【6】CNSNT︱首医贾建平团队发现上调Wnt2b通过减轻阿尔茨海默病线粒体功能障碍发挥神经保护作用【7】深圳湾实验室郭腾飞课题组揭示β-淀粉样蛋白及tau蛋白沉积的初始水平是如何不同地影响了tau蛋白沉积在阿尔茨海默病中的纵向增长【8】综述文章推荐第七期︱Cell期刊神经科学领域最新前沿综述精选（2023年1-2月份）【9】Biol Psychiatry︱浙大邱爽/崔一卉团队揭示前额叶皮层参与恐惧消退记忆存储与提取的神经机制【10】Neuron︱重大发现：中心体微管成核调节在发育大脑中独立于极化的投射神经元的径向迁移

科研学习课程精选【1】肠道菌群与代谢组学研究策略研讨会（3月11-12日 腾讯会议）【2】宏基因组与代谢组/脂质组学R软件数据可视化研讨会（3月25-26日 ，腾讯在线会议）【3】高分SCI文章与标书作图（暨AI软件作图）研讨会（3月25-26日  ，腾讯在线会议）【4】R语言生信数据分析及可视化作图（网络）研讨会（延期至3月31-4月2日，腾讯在线会议）【5】单细胞测序与空间转录组学数据分析研讨会（3月11-12日 腾讯在线会议）【6】膜片钳与光遗传及钙成像技术研讨会（4月8-9日 腾讯会议）
学术会议预告【1】会议通知︱2023中国衰老科学大会第一轮通知【2】会议通知︱中国神经科学学会神经影像学分会2023学术年会【3】学术会议预告︱Novel Insights into Glia Function & Dysfunction【4】会议通知︱第六届中国神经科学学会神经退行性疾病分会年会会议通知【5】会议通知更新︱小胶质细胞生理与病理功能专题国际研讨会
参考文献（上下滑动查看）  
1. Toyoda, K.;  Yoshimura, S.;  Nakai, M.;  Koga, M.;  Sasahara, Y.;  Sonoda, K.;  Kamiyama, K.;  Yazawa, Y.;  Kawada, S.;  Sasaki, M.;  Terasaki, T.;  Miwa, K.;  Koge, J.;  Ishigami, A.;  Wada, S.;  Iwanaga, Y.;  Miyamoto, Y.;  Minematsu, K.; Kobayashi, S., Twenty-Year Change in Severity and Outcome of Ischemic and Hemorrhagic Strokes. JAMA neurology 2022, 79 (1), 61-69.2. Meng, X.;  Xie, W.;  Xu, Q.;  Liang, T.;  Xu, X.;  Sun, G.; Sun, X., Neuroprotective Effects of Radix Scrophulariae on Cerebral Ischemia and Reperfusion Injury via MAPK Pathways. Molecules (Basel, Switzerland) 2018, 23 (9).3. Stinear, C. M.;  Lang, C. E.;  Zeiler, S.; Byblow, W. D., Advances and challenges in stroke rehabilitation. The Lancet. Neurology 2020, 19 (4), 348-360.4. Zhao, S. C.;  Ma, L. S.;  Chu, Z. H.;  Xu, H.;  Wu, W. Q.; Liu, F., Regulation of microglial activation in stroke. Acta pharmacologica Sinica 2017, 38 (4), 445-458.5. Yin, S.;  Yang, M.;  Li, Y.;  Li, S.;  Fu, Z.;  Liu, N.;  Wang, Y.;  Hu, Y.;  Xie, C.;  Shu, L.;  Pang, A.;  Gu, Y.;  Wang, Y.;  Sun, J.; Yang, X., Peptide OM-LV20 exerts neuroprotective effects against cerebral ischemia/reperfusion injury in rats. Biochemical and biophysical research communications 2021, 537, 36-42.6. Ren, Y.;  Li, C.;  Chang, J.;  Wang, R.;  Wang, Y.; Chu, X. P., Hi1a as a Novel Neuroprotective Agent for Ischemic Stroke by Inhibition of Acid-Sensing Ion Channel 1a. Translational stroke research 2018, 9 (2), 96-98.7. Rocha-Ferreira, E.;  Poupon, L.;  Zelco, A.;  Leverin, A. L.;  Nair, S.;  Jonsdotter, A.;  Carlsson, Y.;  Thornton, C.;  Hagberg, H.; Rahim, A. A., Neuroprotective exendin-4 enhances hypothermia therapy in a model of hypoxic-ischaemic encephalopathy. Brain : a journal of neurology 2018, 141 (10), 2925-2942.8. Hu, Y.;  Meng, B.;  Yin, S.;  Yang, M.;  Li, Y.;  Liu, N.;  Li, S.;  Liu, Y.;  Sun, D.;  Wang, S.;  Wang, Y.;  Fu, Z.;  Wu, Y.;  Pang, A.;  Sun, J.;  Wang, Y.; Yang, X., Scorpion venom peptide HsTx2 suppressed PTZ-induced seizures in mice via the circ_0001293/miR-8114/TGF-β2 axis. Journal of neuroinflammation 2022, 19 (1), 284.9. Yin, S.;  Pang, A.;  Liu, C.;  Li, Y.;  Liu, N.;  Li, S.;  Li, C.;  Sun, H.;  Fu, Z.;  Wang, Y.;  Zhang, Y.;  Yang, M.;  Sun, J.;  Wang, Y.; Yang, X., Peptide OM-LV20 protects astrocytes against oxidative stress via the 'PAC1R/JNK/TPH1' axis. The Journal of biological chemistry 2022, 298 (10), 102429.10. Zhang, Z.;  Shen, C.;  Fang, M.;  Han, Y.;  Long, C.;  Liu, W.;  Yang, M.;  Liu, M.;  Zhang, D.;  Cao, Q.;  Chen, X.;  Fang, Y.;  Lu, Q.;  Hou, Z.;  Li, Y.;  Liu, Z.;  Lei, X.;  Ni, H.; Lai, R., Novel contact-kinin inhibitor sylvestin targets thromboinflammation and ameliorates ischemic stroke. Cellular and molecular life sciences : CMLS 2022, 79 (5), 240.11. Li, F.;  Xu, D.;  Hou, K.;  Gou, X.;  Lv, N.;  Fang, W.; Li, Y., Pretreatment of Indobufen and Aspirin and their Combinations with Clopidogrel or Ticagrelor Alleviates Inflammasome Mediated Pyroptosis Via Inhibiting NF-κB/NLRP3 Pathway in Ischemic Stroke. Journal of neuroimmune pharmacology : the official journal of the Society on NeuroImmune Pharmacology 2021, 16 (4), 835-853.12. Monteleone, N. J.; Lutz, C. S., miR-708 Negatively Regulates TNFα/IL-1β Signaling by Suppressing NF-κB and Arachidonic Acid Pathways. Mediators of inflammation 2021, 2021, 5595520.

编辑︱王思珍

本文完